超硬材料行业下游存量及发展潜力巨大分析

超硬材料行业下游存量及发展潜力巨大分析超硬材料行业下游存量及发展潜力巨大在市场需求方面，超硬材料制品的应用随着科学技术的不断进步和生产工艺水平的不断提高，其应用领域将不断扩展，在工业生产中的耗用量将不断增加，具有广阔的发展前景和市场需求。超硬材料发展阶段国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家863计划，现已能制备出80mm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果，但目前总体上仍处于研制阶段，尚未达到工业化应用阶段。有人预计，金刚石薄膜将是21世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为宝石之王，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性，市场潜力更大，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域，电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。聚晶超硬材料的主要产品用途当前，聚晶超硬材料的产品主要分为四类：石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。（一）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击性以及良好的自锐性，这些优良特性使其能够应用在岩石的钻探领域。该产品主要作为石油天然气钻头的切削齿，是钻头上起到切削和掘进的核心部件。（二）煤田矿山钻头用聚晶金刚石复合片由于具有硬度高、耐磨性强、抗冲击韧性良好等特点，复合超硬材料除了可用于制作石油天然气用钻头外，还可用于制作煤田矿山钻头用PCD复合片，其用途并不局限制造于煤田和矿山作业用的钻进和切割工具，还可广泛应用于制造建筑建造、水电工程施工、凿岩破碎、公路修补等众多领域的钻进工具。（三）聚晶金刚石高品级拉丝模坯拉丝模是各种金属线材生产厂家（如电线电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂等）拉制线材的一种非常重要的易消耗性模具。拉丝模的适用范围十分广泛，主要用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等直线型难加工物体，适用于钢铁、铜、钨、钼等金属和合金材料的拉拔加工。复合超硬材料是制造高品级拉丝模最为理想的材料。（四）刀具用复合片使用PCD/PCBN刀具复合片制造的刀具可以替代几乎所有传统硬质合金材质的刀具，用途十分广泛，包括制造汽车零部件、加工木材、开采石材、数控机床刀头等。基于其下游行业规模庞大，市场对于刀具用复合片的需求量也十分巨大。我国超硬材料行业发展水平整体来看，我国超硬材料行业产品质量已经达到国际先进水平，但在一些高端产品领域仍存在短板。我国超硬材料行业在电子信息、国防、航空航天等高科技产业领域的精密加工应用研究起步较晚，在资金投入、研发创新、经验积累以及人才等方面较为缺乏，新产品开发与工艺技术与意大利、日本等国家相比仍存在一定差距。超硬材料及制品在生产加工过程中会产生废水废气，在着环保政策日益严厉，以及原材料价格上涨、下游光伏、石材、汽车等市场走低等因素的影响下，超硬材料行业盈利能力有所下降。同时，我国超硬材料行业外向型较强，2018年以来，中美贸易战中超硬材料及制品被包含其中，对行业出口市场造成较大影响。我国超硬材料行业需加快优化与创新步伐，向高端领域发展，开发国内及国际高端市场。我国政策对超硬材料行业的发展日益重视，2018年11月，超硬材料及制品出口退税率均已提高；同月，《战略性新兴产业分类（2018）》正式实施，金刚石、立方氮化硼及以这两种材料与金属复合的材料和制品被列入战略性新兴产业，我国超硬材料行业未来发展前景依然广阔。在贸易战及下游行业景气度下降的情况下，加快转型升级，实现高端产品进口替代是行业提升竞争力的重要方式。超硬材料加工行业现状单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为：单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好，但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具；聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料，添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料，但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体，可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端，具有更高的耐磨性。金刚石薄膜是用化学气相沉积（CVD）法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具，还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、X光检测窗口等，应用领域十分广泛。超硬材料及其制品发展趋势趋势方面，2010-2020年，全球超硬材料及其制品领域专利主要申请人申请趋势均处在波动变化中。其中住友电工硬质合金株式会社的专利申请数量在2010-2020年期间波动上升，并在2020年成为申请数量第一位。3M创新在2010-2016年期间专利申请数量相对较少，但在2017年后实现突破，在2019年时成为专利申请数量第一位。目前，全球超硬材料及其制品行业专利申请数量TOP10申请人技术主要布局在B23B27细分领域，其中三菱综合材料株式会社在该细分领域专利申请量达到721项，全球专利数量申请第一的住友电気工业株式会社在该领域专利申请数量为551项。聚晶超硬材料加工行业技术现状聚晶超硬材料生产的核心环节在于对单晶超硬材料和粘结剂的原材料配方处理；核心技术在于对单晶超硬材料和相应粘结剂通过高温高压进行烧结的工艺。市场上产品质量过硬，具有明显竞争优势的厂家无不具有独特的配方和先进的生产工艺，上述两点构成了复合超硬材料行业的核心竞争力。在我国行业发展初期，我国复合超硬材料产品与国际先进产品相比在耐磨度、硬度、复合片均匀度和复合片尺寸等技术指标方面均存在一定的差距。但随着我国业内企业和科研人员不断钻研，充分发挥了六面顶压机的性能优势、克服了劣势，我国复合超硬行业技术水平已经形成了自身特点，并且在总体技术指标上接近或达到了国际先进水平。全球超硬材料及其制品技术区域竞争格局（一）技术来源国分布：美国占比最高目前，全球超硬材料及其制品第一大技术来源国为美国，美国超硬材料及其制品专利申请量占全球超硬材料及其制品专利总申请量的33．7%;其次是日本，日本超硬材料及其制品专利申请量占全球超硬材料及其制品专利总申请量的25．1%。中国排名第三，其超硬材料及其制品专利申请量占比为14．4%。（二）专利申请趋势：中国实现超越成功登顶从趋势上看，2010-2015年，中国超硬材料及其制品专利申请数量一直处于追赶状态。2016年前，全球超硬材料及其制品专利申请主要以美国为首。但是经过我国早期的积累，在2016年时成功反超美国，成为全球超硬材料及其制品专利申请数量最多的国家，且之后一直保持第一的位置。2020年，中国在超硬材料及其制品领域的专利申请数量为3854项，而美国、日本、德国和英国为1894、1109、130和190项。（三）中国区域专利申请分布：河南、江苏居前中国方面，河南和江苏地区的超硬材料及其制品专利申请数最多，累计当前超硬材料及其制